스티븐 호킹(1942~2018)의 마지막 책

스티븐 호킹의 진정 마지막 책이라고 할 <호킹의 빅 퀘스천에 대한 간결한 대답Brief Answers to the Big Questions>은 그의 생전에 계획되어 그의 사후에 출판됐다. 호킹이 남긴 방대한 강연, 인터뷰, 에세이 등을 추려서 편집한 것이다. 호킹은 그의 전문분야가 아닐지라도 커다란 질문big question에 대해 답하기를 즐겨했다. 이 책에는 커다란 질문으로 다음의 10가지가 나열되어 있고, 그 질문에 대한 호킹의 생각이 담겨있다. 

1. 신은 있는가?

2. 모든 것은 어떻게 시작되었는가?

3. 우주에 다른 지적인 생명체는 있는가?

4. 우리는 미래를 예측할 수 있는가?

5. 블랙홀 안에는 무엇이 있는가?

6. 시간여행은 가능한가?

7. 우리는 지구에서 살아남을까?

8. 우리는 우주를 식민화 해야 하는가?

9. 인공지능은 우리보다 더 똑똑해질까?

10. 우리는 미래를 어떻게 만들어갈까?

질문에 대한 그의 답은 예, 아니오 중 하나이거나, 둘 다인 것도 있으며, 둘 다 아닌 것도 있다. 내가 이해한 바대로 가장 간단하게 정리하면 이렇다.

1. 신은 있는가? 없다.

2. 모든 것은 어떻게 시작되었는가? 특이점에서 시작(빅뱅).

3. 우주에 다른 지적인 생명체는 있는가? 모른다.

4. 우리는 미래를 예측할 수 있는가? 예측할 수 있다고 해도 실제로는 불가능하다.

5. 블랙홀 안에는 무엇이 있는가? 많은 것.

6. 시간여행은 가능한가? 현재로는 불가능. 아마 미래에도(는) 불가능(가능).

7. 우리는 지구에서 살아남을까? 아마도. 어쨌든 살아남아야 한다.

8. 우리는 우주를 식민화 해야 하는가? 인류의 미래를 위해서 반드시.

9. 인공지능은 우리보다 더 똑똑해질까? 반드시. 우리가 인공지능을 통제할 수 있는지의 여부에 인류의 미래가 달려있다.

10. 우리는 미래를 어떻게 만들어갈까? 과학교육을 통해.

이런 식의 정리는 장님 코끼리 만지기라고 할 수 있다. (과학이 자연을 기술하는 것이 이와 마찬가지라고 할 수 있을까? 문득 든 생각.) 호킹의 생각을 좀 더 알고 싶다면 책을 읽어야 한다. [자연을 좀 더 알고 싶다면 이론에 만족하지 말고 실제로 자연을 겪어봐야 한다(실험?).]

호킹은 그의 신체적 어려움을 극복한 불굴의 의지로 인해 더욱 유명해졌다. (아마 일반인들에게는 아인슈타인만큼 많이 알려진 것 같다.) 그는 낙관주의자였다. 만약 낙관주의자가 아니었다면 견뎌내기 힘들었으리라. 그의 글에는 이런 낙관주의가 넘쳐난다. 그는 웨스트민스터 사원 안, 그의 두 과학 영웅인 아이작 뉴턴과 찰스 다윈 사이에 묻혔다.

  If you accept, as I do, that the laws of nature are fixed, then it doesn’t take long to ask: what role is there for God? This is a big part of the contradiction between science and religion, and although my views have made headlines, it is actually an ancient conflict. One could define God as the embodiment of the laws of nature. However, this is not what most people would think of as God. They mean a human-like being, with whom one can have a personal relationship. When you look at the vast size of the universe, and how insignificant and accidental human life is in it, that seems most implausible.

  I use the word “God” in an impersonal sense, like Einstein did, for the laws of nature, so knowing the mind of God is knowing the laws of nature. My prediction is that we will know the mind of God by the end of this century. (p.28)

  ... in 1915 Einstein introduced his revolutionary general theory of relativity. In this, space and time were no longer absolute, no longer a fixed background to events. Instead, they were dynamical quantities that were shaped by the matter and energy in the universe. They were defined only within the universe, so it made no sense to talk of a time before the universe began. It would be like asking for a point south of the South Pole. It is not defined. (p. 44)

  What are the prospects that we will discover this complete theory in the next millenium? I would say they were very good, but then I’m an optimist. In 1980 I said I thought there was a 50-50 chance that we would discover a complete unified theory in the next twenty years. We have made some remarkable progress in the period since then, but the final theory seems about the same distance away. Will the Holy Grail of physics be always just beyond our reach? I think not. (pp. 155-156)

  The Star Trek vision of the future in which we achieve an advanced but essentially static level may come true in respect of our knowledge of the basic laws that govern the universe. But I don’t think we will ever reach a steady state in the uses we make of these laws. The ultimate theory will place no limit on the complexity of systems that we can produce, and it is in this complexity that I think the most important developments of the next millenium will be. (p. 157)

  At some point during our 13.8 billion years of cosmic history, something beautiful happened. This information processing got so intelligent that life forms became conscious. Our universe has now awoken, becoming aware of itself. I regard it a triumph that we, who are ourselves mere stardust, have come to such a detailed understanding of the universe in which we live. (p. 183)

  If computers continue to obey Moore’s Law, doubling their speed and memory capacity every eighteen months, the result is that computers are likely to overtake humans in intelligence at some point in the next hundred years. When an artificial intelligence (AI) becomes better than humans at AI design, so that it can recursively improve itself without human help, we may face an intelligence explosion that ultimately results in machines whose intelligence exceeds ours by more than ours exceeds that of snails. When that happens, we will need to ensure that the computers have goals aligned with ours. It’s tempting to dismiss the notion of highly intelligent machines as mere science fiction, but this would be a mistake, and potentially our worst mistake ever. (p. 184)

  In short, the advent of super-intelligent AI would be either the best or the worst thing ever to happen to humanity. The real risk with AI isn’t malice but competence. A super-intelligent AI will be extremely good at accomplishing its goals, and if those goals aren’t aligned with ours we’re in trouble. You’re probably not an evil ant-hater who steps on ants out of malice, but if you’re in charge of a hydroelectric green-energy project and there’s an anthill in the region to be flooded, too bad for the ants. Let’s not place humanity in the position of those ants. We should plan ahead. If a superior alien civilisation sent us a text message saying, “We’ll arrive in a few decades,” would we just reply, “OK, call us when you get here, we’ll leave the lights on”? Probably not, but this is more or less what has happened with AI. Little serious research has been devoted to these issues outside a few small non-profit institutes. (p. 188)

  The Earth is becoming too small for us. Our physical resources are being drained at an alarming rate... Our population, too, is increasing at an alarming rate. Faced with these figures, it is clear this near-exponential population growth cannot continue into the next millenium.

  Another reason to consider colonising another planet is the possibility of nuclear war. There is a theory that says the reason we have not been contacted by extraterrestrials is that when a civilisation reaches our stage of development it becomes unstable and destroys itself. We now have the technological power to destroy every living creature on Earth. As we have seen in recent events in North Korea, this is a sobering and worrying thought. (pp. 204-205)

[100자평] 염소의 맛

염소의 맛 ㅣ 미메시스 그래픽노블
바스티앙 비베스 지음, 그레고리 림펜스.이혜정 옮김 / 미메시스 / 2013년 10월

소소하지만 재밌다. 제목의 ‘염소‘는 동물이 아니라 수영장 소독을 위해 푸는 원소를 말한다. 세상에는 아무리 손을 뻗어도 닿을 수 없는 것들이 있다... ㅎㅎ

19세기 과학의 한 장면: 패러데이와 맥스웰의 고군분투

패러데이 & 맥스웰 : 공간에 펼쳐진 힘의 무대 ㅣ 지식인마을 35
정동욱 지음 / 김영사 / 2010년 4월

지식인마을 시리즈 중 하나인 이 책은 패러데이와 맥스웰이 어떻게 전자기 현상을 이해하려고 고군분투했는지를 보여준다. 뒷부분으로 갈수록 상당히 전문적인 내용이 나온다. 맥스웰의 생각을 따라가며 벡터 미분과 적분을 마구 사용하여 논의를 전개하고 있는데, 이공계 전공자가 아니면 잘 이해가 안될 내용이다. 사실 이런 책이 나왔다는 자체가 놀랍기도 하다. 훌륭한 과학사 책이긴 하지만 대상으로 삼은 독자가 애매해 별 하나를 뺐다(별 다섯을 주고 싶기도 하다). 

사실 당시 패러데이와 맥스웰이 전자기 현상을 '이해'하고자 했던 방식이 현대 물리학까지 온전히 살아 남지는 못했다. 맥스웰은 전자기 현상을 역학적으로 이해하고자 했으며, 이 책은 그러한 지난한 과정을 상세히 보여주고 있다. 전자기파 역시 보통 파동과 마찬가지로 탄성 매질--'에테르'--를 통해 전파된다고 생각했다. 이 책 마지막에도 나오지만 에테르의 존재는 결국 부정되었다. 패러데이와 맥스웰의 전자기학은 현대 문명의 기반이 되었고 그 유용성이 거듭 증명되었지만, 결국 미시 세계에는 맞지 않았으며 양자 전기역학quantum electrodynamics으로 대체되었다. 하지만 만유인력 법칙이 여전히 로켓 궤도 계산에 쓰이는 것처럼 고전 전자기학도 거시 세계의 전자기 현상 계산--가령 휴대폰의 안테나 설계--에는 여전히 쓰이고 있다. 

이 책은 이러한 고전 전자기학이 어떻게 체계를 잡게 되었는지를 보는데 매우 유용하다고 할 수 있다. 더불어 과학이 어떻게 연구되는지 그 예시로서도 손색이 없다. 이 시리즈의 다른 책과 마찬가지로 함께 생각해 볼 내용이 "이슈"로 제시되어, "과학에서 모형은 어떻게 사용되는가?"에 대한 간략한 논의와 함께 책은 마무리된다. 이 부분이 좀 더 길었으면 좋았겠지만 개론서 역할인 이 시리즈의 한계인 것 같기도 하다[한편, 중간에 논의되는 맥스웰의 생각 부분(4장)은 완전 전문서적 같아서 난이도 조절에 조금 실패한 느낌도 있다]. 

19세기의 과학이 영국에서 어떻게 펼쳐졌는지를 설명하는 글의 도입부를 다음에 옮겨 놓는다.

  ... 19세기 영국의 상황은 지금과 무척 달랐다. 당시 과학은 전문가들의 활동이 아니었으며, 따라서 전문적인 과학자를 양성하는 교육 과정도 존재하지 않았다. 대학에서는 '자연철학'이나 '수학'이라는 이름으로 과학을 가르쳤지만, 이는 과학자를 양성하기 위한 것이라기보다는 기본 소양을 갖춘 사회적 엘리트를 배출하기 위한 교양 교육의 일환이었다.

  과학은 교양이자 문화로 향유되었지만, 직업으로 여겨지지는 않았다. 자연 현상을 탐구하는 사람과 그들의 토론 모임은 점점 많아지고 있었지만, 과학을 자기 계발이나 하나의 취미 활동 이상으로 생각하는 이들은 거의 없었다. 따라서 과학을 하고 싶은 사람은 스스로 과학 서적을 읽고 토론 모임에 참가하여 자비로 실험을 해야 했다. 이들은 '과학인man of science'으로서 명예를 얻었지만, '과학자scientist'로서 일을 하지는 않았다.

  과학이 점차 문화로 소비됨에 따라 그 문화적 컨텐츠를 생산하는 전문적인 사람도 필요해졌는데, 대학의 자연철학 및 수학 교수, 각종 과학 강연 기관의 교수와 떠돌이 과학 강사들이 그 역할을 맡았다. 각각 과학을 팔았던 대상은 달랐지만, 이들은 과학이 문화로서 소비되던 19세기의 몇 안 되는 직업 과학자들이었다. 그중 몇몇 사람들은 대학과 강연 기관 소속의 교수가 되어 실험실과 연구비 등의 지원을 받기도 했는데, 이들의 수는 조금씩 증가하고 있었다. '과학자'라는 말이 1830년대 영국의 학자 윌리엄 휴얼William Whewell, 1794~1866에 의해 처음 만들어져 통용되기 시작했다는 점은 이러한 시대적 변화를 반영한다. (24~25 페이지)

  한편 내용 면에서 19세기 중반 영국 대학의 교양 교육은 믿기 힘들 정도로 수학을 강조하고 있었다. 수학적 추론 능력은 사회적 엘리트가 갖추어야 할 가장 중요한 기본 소양으로 여겨졌고, 그래서 케임브리지 대학 같은 명문대학에서는 우등 졸업을 원하는 학생들에게 무척이나 까다로운 수학 시험을 보게 하기도 했다. 이러한 대학 교육 방식은 당시 대학 출신 과학자들의 독특한 연구 스타일을 형성하는 데 큰 영향을 미쳤다.

  패러데이와 맥스웰이 과학자로서 성장하며 경력을 쌓아가는 과정은 이러한 19세기 영국의 상황을 잘 반영하고 있다. 그럼에도 그 둘은 또한 19세기 영국 과학의 상반된 모습을 보여준다. 패러데이가 19세기 초중반의 영국을 보여준다면 맥스웰은 19세기 중후반의 영국을 보여준다. 또한 패러데이가 영국 사회의 노동 계층을 대표하는 반면, 맥스웰은 영국 사회의 엘리트 계층을 대표한다. 패러데이는 대중 과학 강연을 통해 과학을 습득했으며, 결국 강연 기관의 교수가 되어 실험가 겸 대중 강연가로서 활동했지만, 맥스웰은 영국 최고의 대학에서 과학적 훈련을 쌓은 후, 역시 대학의 교수로 재직하며 고도로 수학적인 연구를 수행했다. (26 페이지)

최무영 교수의 물리학 강의 개정판

<최무영 교수의 물리학 강의> 개정판이 드디어 출간됐다(오른쪽은 지금은 절판된 초판본). 책은 좀 더 두꺼워지고(560페이지에서 720페이지로 늘어남), 몇 개 장-강의-는 없어지고 일부 내용이 추가됐다. 가령 '전자기이론'은 예전에는 '고전역학' 강의의 뒷부분에 함께 언급되다가 개정판에서는 별도의 강의로 독립했고, 예전의 '엔트로피와 정보' 강의는 '엔트로피'와 '확률과 정보'로 분리됐다. '확률과 정보' 강의에는 요새 많이 회자되는 '베이스추론'에 대한 논의도 추가됐다. 책의 두꺼워짐은 이와 같이 내용이 늘어남에도 기인하겠지만 글자 크기가 커지고 한 페이지의 줄 수가 줄어든 것에도 영향을 받았을 것 같다(한 페이지의 줄 수는 25줄에서 23줄로 줄어듦). 전반적으로 페이지가 시원한(?) 느낌이 든다. 최무영 교수님은 '개정판을 내면서'의 글에서

개정판은 물리학을 소개하는 교과서로도 부족하지 않도록 표준의 '전문적' 내용을 꽤 추가하였습니다... 특히 최근의 연구로 얻은 새로운 결과들도 소개하였습니다. 그 대신에 부득이 물리학과 직접 관련이 없는 내용은 상당 부분 삭제하였습니다. 과학과 현대사회를 다룬 마지막 두 강의를 없앴고 곳곳에 담겨 있던 인문, 사회와 정치 관련 논의도 일부 지웠습니다. (16 페이지)

라고 개정판의 변화에 대해 설명한다. 그래서인지 전체적으로 예전의 교양강의 같은 느낌은 조금 줄어들고, 말씀대로 물리학 교과서의 느낌이 좀 더 강해졌다. 특히 '더 알아보기'라는 섹션이 생겨서 강의 마지막에 중요한 수식들을 보여주고 그 의미들을 논의하고 있다. 하지만 문학이나 예술과 연결 짓는 논의는 그대로이고 순우리말-"토박이말"-을 여전히 사용하여 읽는 맛이 있다.

예전에 이 책 초판본을 리뷰하면서 "우리에게 내려진 축복!"이라고 쓴 바 있다. 그 생각은 바뀌지 않았다. 여전히 "전공자와 비전공자 모두에게" 권한다. 책이 다시 발간되어 기쁘다.

  임의성이라는 성격에 나타나 있듯이 이론이라는 것은 인간의 창작물입니다. 하느님이 아니라 인간이 창조한 것이지요. 중요한 점은 상상력을 통해 창조되었다는 겁니다. 다시 말해서 개념과 기본원리 또는 가설 등은 상상력에서 출발했다고 할 수 있습니다. 이렇게 상상력으로 창조되었다는 점에서는 예술과 다를 것이 없습니다. 그러나 과학 이론은 물론 상상력만으로 다 이뤄지는 것은 아니지요. 진술을 이끌어 내고 자연과학의 구조를 정립하려면 당연히 논리 체계가 더해져야 합니다. 논리적 정합성이 유지되어야 함이 중요하지요. 

  널리 알려진 뉴턴의 중력법칙으로 예를 들어서 생각해 봅시다.... 이러한 뉴턴의 중력법칙은 어디에 존재할까요? 지구와 태양 사이에 있나요? 아니면 우리와 지구 사이에 있나요? 다시 말해서 자연에 내재해 있는 건가요? 자연과학의 법칙이 보통 자연에 내재해 있다고 생각하기 쉬운데, 엄밀히 말해서 이론 체계는 자연에 내재해 있다고 말할 수 없습니다. 그렇다면 어디에 존재하는 걸까요? 바로 우리 머리에, 곧 생각에 존재합니다. 물론 크게 보면 우리의 생각도 자연의 일부라고 할 수 있겠지만요.

  앞서 지적했듯이 이론 체계는 눈에 보이는 창조물은 아니지만 정신적 창조물입니다. 이러한 성격을 강조하는 뜻으로 ‘모형’이라는 표현을 씁니다. 다시 강조하면 이론 체계는 기본적으로 우리가 만든 모형이고 자연에 실재하지는 않습니다. (64~66 페이지)

  과학 이론은 기본적으로 상상력과 논리가 중요한 요소라고 할 수 있어요. 일반적으로 상상력에서 출발해 논리적 정합성을 유지하면서 이론을 구성해 갑니다. 그래서 아인슈타인이 “상상력이 지식보다 더 중요하다”고 말했지요. (71 페이지)

세계대전을 배경으로 한 그래픽 노블

그래픽 노블이란 한 마디로 만화책인데, 얼마 전 이런 멋진 그래픽 노블들이 있다는 것을 알게 됐다! 로맹 위고라는 프랑스의 젊은 작가가 세계대전을 배경으로 한 스토리에 그림을 입힌 것이다. 하드커버에 판형이 큼(220*297 mm^2)에 유의하면 좋겠다. 길이는 대개 150페이지 내외(<구름 저편에>는 104페이지)이니 한 시간 정도면 읽을 수 있다. 매우 사실적이고 정확한 세계대전 당시의 비행기 그림을 감상하면서 한 시간 정도를 즐길 수 있겠다. 마치 영화감상 하듯이... (물론 영화--움직이는 그림--은 아니다.) 세계대전이 배경이니 나름 연대에도 신경을 썼을 텐데도 불구하고(아닌가?), 묘사된 연도, 시기 등이 역사적으로 맞는지 갸우뚱할 때가 있다. 옥의 티? 하지만 이 책은 역사책이 아닌 만화책이다. 항공기와 세계대전에 관심 있는 분들은 그저 즐기시길... 그것으로 충분하다. 

스토리, 그림, 나오는 비행기 등등을 고려한 개인적 순위: 수리부엉이 > 에델바이스의 파일럿 > 앤젤윙스 > 구름 저편에.